La Ley de Ohm y su aplicación en circuítos básicos

Conceptos fundamentales

La Ley de Ohm es el principio matemático fundamental de la electrónica que describe cómo interactúan las tres magnitudes básicas en un circuito eléctrico cerrado. Establece que la corriente que atraviesa un conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del material.

1. Voltaje o Tensión (\(V\)): Es la fuerza que empuja a los electrones. Se mide en Voltios (\(\text{V}\)).
2. Corriente o Intensidad (\(I\)): Es la cantidad de electrones que fluyen por el conductor. Se mide en Amperios (\(\text{A}\)).
3. Resistencia (\(R\)): Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente. Se mide en Ohmios (\(\Omega\)).

La relación matemática se expresa mediante la fórmula principal:

\[V = I \cdot R\]

Despejando matemáticamente esta ecuación, obtenemos las fórmulas para hallar la corriente y la resistencia:

\[I = \frac{V}{R}\]

\[R = \frac{V}{I}\]

Ejemplos Resueltos Progresivos

Ejemplo 1. (Cálculo de Voltaje):

Un circuito tiene una resistencia de \(220\ \Omega\) y por él circula una corriente de \(0.05\text{ A}\). ¿Cuál es el voltaje que alimenta el circuito?

Resolución paso a paso:

1. Identificar los datos: \(R = 220\ \Omega\), \(I = 0.05\text{ A}\).
2. Seleccionar la fórmula: \(V = I \cdot R\).
3. Sustituir y operar:

\[V = 0.05 \cdot 220\]

\[V = 11\text{ V}\]

Respuesta: El voltaje aplicado es de \(11\text{ V}\).

Ejemplo 2. (Cálculo de Corriente):

Un motor de corriente continua utilizado en las prácticas del taller funciona con una batería de \(9\text{ V}\) y presenta una resistencia interna de \(45\ \Omega\). ¿Qué intensidad de corriente consume?

Resolución paso a paso:

1. Identificar los datos: \(V = 9\text{ V}\), \(R = 45\ \Omega\).
2. Seleccionar la fórmula: \(I = \frac{V}{R}\).
3. Sustituir y operar:

\[I = \frac{9}{45}\]

\[I = 0.2\text{ A}\]

Respuesta: El motor consume \(0.2\text{ A}\) (o \(200\text{ mA}\)).

Ejemplo 3 (Cálculo de Resistencia):

Una tira de iluminación LED conectada a una fuente de \(12\text{ V}\) absorbe una corriente total de \(1.5\text{ A}\). ¿Cuál es la resistencia equivalente de la tira LED?

Resolución paso a paso:

1. Identificar los datos: \(V = 12\text{ V}\), \(I = 1.5\text{ A}\).
2. Seleccionar la fórmula: \(R = \frac{V}{I}\).
3. Sustituir y operar:

\[R = \frac{12}{1.5}\]

\[R = 8\ \Omega\]

Respuesta: La resistencia equivalente es de \(8\ \Omega\).

Actividades Prácticas Contextualizadas

Problema 1: Taller de Electrónica Goretti («Prueba de Zumbador»)

Para armar la alarma de corte de hilo, los estudiantes conectan un zumbador (buzzer) con una resistencia interna de \(180\ \Omega\) a una batería de \(9\text{ V}\). ¿Cuánta corriente circulará por el zumbador cuando se active?

Resolución paso a paso:

Datos:

• \(V = 9\text{ V}\)
• \(R = 180\ \Omega\)
• \(I=\text{ ?}\)

Fórmula:

\[I = \frac{V}{R}\]

Operación:

\[I = \frac{9}{180} = 0.05\]

Respuesta: Circularán \(0.05\text{ A}\) de corriente.

Problema 2: Reparación en la Zona Mutualista («Altavoz de Radio»)

Un vecino trae una radio a reparar. El altavoz requiere \(0.5\text{ A}\) para emitir un sonido claro y tiene una impedancia (resistencia) de \(8\ \Omega\). ¿Qué voltaje está entregando la placa amplificadora al altavoz?

Resolución paso a paso:

Datos:

• \(I = 0,5\text{ A}\)
• \(R = 8\ \Omega\)
• \(V=\text{ ?}\)

Fórmula:

\[V = I \cdot R\]

Operación:

\[V = 0.5 \cdot 8 = 4\]

Respuesta: El amplificador entrega \(4\text{ V}\) al altavoz.

Problema 3: Iluminación de Mototaxi («Faro Halógeno»)

Un mototaxista instala un nuevo foco halógeno que consume \(2\text{ A}\) al conectarse a la batería de \(12\text{ V}\) de su motocicleta. ¿Cuál es la resistencia del filamento del foco?

Resolución paso a paso:

Datos:

• \(V = 12\text{ V}\)
• \(I = 2\text{ A}\)
• \(R = \text{ ?}\)

Fórmula:

\[R = \frac{V}{I}\]

Operación:

\[R = \frac{12}{2} = 6\]

Respuesta: El filamento tiene una resistencia de \(6\ \Omega\).